历史·名家·记忆
2019年诺贝尔生理学奖给我们的启示
中华重症医学电子杂志, 2019,05(4) : E017-E017. DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2019.E017
引用本文: 陈德昌. 2019年诺贝尔生理学奖给我们的启示 [J/OL] . 中华重症医学电子杂志, 2019, 05(4) : E017-E017. DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2019.E017.
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2019年,3位科学家获诺贝尔生理学或医学奖。他们是:美国医学家William G•Kaelin Jr(威廉•凯林)、英国医学家Sir Peter J•Ratcliffe(彼得•拉特克利夫)、美国医学家Gregg L•Semenza(格雷格•塞门扎)。

大家知道,动物需要新陈代谢,需要氧把食物转化为细胞生成所需要的能量。有了能量,动物才能活动,才能生存。在漫长的进化过程中,人类已形成一套向组织细胞充足供氧的保障机制。

记得有一部记录片讲述,一只老虎悄悄地尽量靠近猎物,突然间,它以最快的速度从隐蔽处窜出,直扑向猎物,把猎物推倒后,紧紧咬住其颈部。但是,老虎最快的奔跑只能维持3 min,超过3 min,老虎全身氧耗会猛增。此时老虎已经跑不动了,无奈地坐下来,大口喘气,眼睁睁看着猎物逃脱。人也一样,在剧烈运动后会出现上述现象。历年来,我们多次讨论血流动力学,目的在于寻找最基本的生理机制,使血液循环能更切实有效地向缺氧的组织细胞供应充分的氧。这就提出了一个问题,细胞如何感知和应对不断变化着的氧的水平。

早在1938年诺贝尔奖得主研究揭示颈动脉体中含有大量的特殊细胞,用来感知血液的氧含量,然后通过颈动脉体直接连接大脑,发出对应的信号,对呼吸频率进行调节,保证了组织细胞的氧供应。此外,有一种激素,促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO),可以提升携氧的红细胞浓度。

我曾在西藏高原阿里生活2年,发现入藏的医疗队员的血红蛋白明显增高(≥18 g)。一旦返回平原,血红蛋白浓度逐步下降到正常范围。因为在高原缺氧环境中,需要更多的红细胞为全身组织细胞运送更多的氧。这是除呼吸功能外,人体对缺氧的一种基本的生理性适应能力。体内EPO的激素含量增加,刺激骨髓生成更多的红细胞以运送更多的氧。然而,细胞本身怎么知道需要获得多少氧。

1990年代,美国人Ratcliffe开始探索人体是否具有某种因子,在不同的供氧条件下,调控EPO基因的表达水平。1995年英国人Semenza曾致力于儿科基因学的研究,并率先发现缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)。2016年Kaelin、Ratcliffe和Semenza的研究成果进一步显示,HIF是一组转录因子复合物(HIF-1α是亚单位),能感知细胞处于缺氧的环境,并且作出应对。3位科学家因此共获2019年诺贝尔生理学奖或医学奖。

简言之,获奖科学家发现并确认"能够调节基因活性以适应不同供氧水平的分子机制"。他们的研究成果揭示了生命中一个最基本的适应性过程的机制,令人鼓舞。

我们在ICU,有更多的机会收治不同病因的严重感染患者。严重感染(sepsis)是由于机体对感染(infection)发生免疫反应失控,导致危及生命的多器官功能障(Wentowski ,2019)。流行病学显示全世界每年约有3150万严重感染患者,其中约530万人死亡。然而,我们对严重感染和感染性休克的诊断和治疗能力有限。

严重感染可分两期。急性期激活天然免疫系统,促炎症反应增强。后期,免疫功能低下,抗炎症反应占优势。在严重感染的促炎症反应增强的早期,免疫细胞发生代谢改变,将促使HIF-1α介导糖酵解。与此同时,精氨酸代谢也发生改变。促炎症反应增强,有利于清除病原体。进入免疫功能低下的后期,HIF的作用减退,厌氧性糖酵解转向脂肪酸氧化。严重感染转向抗炎症反应期,促使组织修复。显然,HIF发挥着关键性的调控作用。这一点已被证实。

应该强调在严重感染的应激反应中,天然免疫细胞首先发生新陈代谢失调,从根源上影响着严重感染的急性促炎症反应的早期以及抗炎症反应的后期。所以,调控HIF作用的分子机制,尚有待阐明。

要提高临床诊断水平,加强治疗决策能力,我们必须认真学习和思考,从基因学水平,针对免疫细胞新陈代谢的调控机制进行探索和研究,有可能改变严重感染炎症反应的演进,改善患者的预后。

张孝骞教授1957年在"医学教育中要解决的几个问题"一文中,他批评临床科的教学"主要靠讲解,凭背诵的教与学,不仅效果很低,而且给学生以重教条、轻实践的习惯","学生忙于抄笔记,偏向死读书,没有消化与思考的机会"。1981年张孝骞教授在"临床医生要讲究思想方法的修养"一文中,明确指出,要"勤于实践,反复验证"。

当今,国内某些大型学术会议,2~3千人济济一堂。台上演讲者做报告,热情奔放。台下听众紧盯着屏幕显示的幻灯片,求知心切。报告完毕,几乎没有听众站起来,对报告内容提出责疑。几乎没有听众直率地表达自己的不同见解。我们的研究工作仍然在"追随者"的水平。我国严重感染与感染性的治疗指南基本上是欧美指南的翻版。张孝骞教授的教导对我们在医学教学和医学研究方面,有着现实的指导性意见。

新时代呼吁创新。今天我们要跨越既有知识的框框,开拓新的探索途径。为此,必须费功夫,从临床和科研的实践中找出问题的所在,加强临床医学与基础医学的交流和沟通。从文献到文献是没有出路的。本文作者知识肤浅,请读者指教。

志      谢

志谢 感谢乔晓溪、杜斌、候百东、王晶几位好友对文章的构思和文献的搜集等方面给予作者的热心帮助。

 
 
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